Abstrak —Sifat  plastik  yang  tidak  mudah  didegradasi akibatnya  akan  terakumulasi  di  tempat pembuangan sampah dan tertimbun  di dalam tanah. Salah satu cara yang dapat digunakan untuk  menanggulangi  pencemaran  lingkungan  ini  yaitu  dengan biodegradasi.  Penelitian  ini  dilakukan  untuk  meningkatkan kemampuan bakteri Bacillus sp. koleksi Laboratorium Mikrobiologi  Biologi  ITS  dalam  mendegradasi  plastik  kantong belanjaan  bewarna  hitam,  putih  dan  transparan.  Biodegradasi diukur  berdasarkan  persentase  kehilangan  berat  plastik  uji  yang ditanam  ke  dalam  botol  660  ml  berisi  pasir  steril  300  gram  : Mineral  Salt  Medium (MSM)  sebanyak    315  ml.  Plastik  uji  yang digunakan  berukuran  10  x  3  cm.  Botol  diisi  3  potongan  plastik. Proses biodegradasi dilakukan selama 3 bulan, dengan parameter pengukuran  kehilangan  berat  kering  plastik,  dan  pengukuran Optical  Density bakteri  uji  pada  λ  600  nm.  Hasil  penelitian menunjukkan  bahwa  isolat  bakteri Bacilus sp.  memiliki  potensi dalam  mendegradasi  plastik  uji  hitam,  putih  dan  transparan. Persentase degradasi plasti hitam, putih dan transparan berturut- turut  adalah  8%,  5%  dan  7%.  Pertumbuhan  bakteri Bacillus sp. yang  terlihat  dari  pada  biofilm  pada  plastik  hitam,  putih  dan transparan adalah sebesar 0,050, 0,025, 0,022 dan pada kolom air sebesar 0,023, 0,110, dan 0,070.
Kata Kunci — Bacillus sp., berat, plastik.

## I. PENDAHULUAN
lastik  merupakan  salah  satu  produk  yang  banyak dimanfaatkan  oleh  masyarakat.  Penggunaan  plastik dilakukan  secara  besar-besaran  sebagai  bahan  kemasan, produk  rumah  tangga  hingga  peralatan  kantor  dan  fasilitas umum. Menurut  Indonesia  Plastic  Industries,  kebutuhan plastik  dari  220  juta  penduduk  Indonesia  pada  tahun  2003 mencapai  sekitar  1,35  juta  ton  sedangkan  kemampuan pengolahan  sampah  oleh  pemerintah  hanya  sekitar  20-30% saja  [1].  Proses  pengolahan  yang  dilakukan  pemerintah  pun hanya  sebatas  penimbunan  di  area  landfill.  Sifat  plastik  yang tidak  mudah  didegradasi  secara  alami  akibatnya  akan terakumulasi  di  tempat  pembuangan  sampah  dan  tertimbun  di dalam  tanah  [2].  Salah  satu  solusi  yang  sedang  ramai dibicarakan adalah biodegradasi plastik menggunakan mikroorganisme yang murah dan sangat ramah lingkungan.
Biodegradasi  adalah  proses  dimana  mikroorganisme mampu  mendegradasi  atau  memecah  polimer  alam  (seperti lignin,  selulosa)  dan  polimer  sintetik  (seperti  polietilen, polistiren) [3]. Setiap mikroorganisme memiliki karakteristik.
Menurut  [4],  mikroorganisme  seperti  fungi  dan  bakteri termasuk  komponen  utama  dari  biosfer  yang  berperan  dalam memecah  senyawa  organik.  Mikroorganisme  mengeluarkan
endoenzim  dan  eksoenzim  yang  mendegradasi  substrat menjadi  komponen  yang  lebih  sederhana  [3].  Komponen tersebut dimanfaatkan sebagai sumber karbon dan energi oleh mikroorganisme. Untuk megradasi polimer tersebut mikroorganisme  akan  membentuk  formasi  biofilm  pada permukaan polimer [5]
Beberapa  penelitian  membuktikkan  bahwa  jenis  Bacillus dapat  mendegradasi  atau  memutus  ikatan  rantai  polimer plastik.  Penelitian  [6]  melaporkan  bahwa  Bacillus  subtilis memecah polyurethane dengan bantuan enzim yang dihasilkannya  sendiri,  yaitu  enzim  polyurethanase-lipase. Terjadi  perubahan  warna  pada  medium  cair  Impranil  DLN yang  semula  berwarna  putih  susu  menjadi  kuning  setelah  7 hari  masa  inkubasi  bakteri  pada  370C.  Selain  itu,  juga ditemukan  akumulasi  polyurethane  pada  permukaan  sel Bacillus  subtilis  yang  menunjukkan  bakteri  tersebut  mampu hidup  pada  medium  Impranil  DLN  yang  digunakan.  Gugus ester  C(O)-O  pada  polyurethane  yang  terputus  didapatkan sebagai  hasil  pengujian  infrared  spectroscopy;  setelah  7  hari masa inkubasi didapatkan nilai 1730/cm gugus yang terpotong. Terpotongnya gugus ini merupakan hasil dari aktivitas sinergi enzim  endopolyurethanase  dan  exopolyurethanase  [6]. Endoenzim  menghidrolisis  molekul  polyurethane  pada  rantai pertama  dengan  mengurang  kekuatan  ikatan  antar  rantai sedangkan exoenzim menghilangkan unit monomer pada rantai terakhir secara terus-menerus [7].
[8]  melaporkan  bahwa  isolat Bacillus sp.    koleksi Laboratorium Mikrobiologi Biologi ITS mampu mendegradasi plastik. Penelitian tersebut menggunakan metode Winogradsky dengan  nilai  persentasi  kehilangan  berat  plastik  sebesar  4-9% (putih)  dan 3-6% (hitam). Penelitian ini merupakan penelitian lanjutan  yang  bertujuan  untuk  mengoptimalkan  kemampuan bakteri Bacillus sp.  dengan  mengunakan  metode  non Winogradsky  yaitu  pasir steril berfungsi sebagai media tanam plastik  dengan  kedalam  plastik  uji yang ditanam sebesar 20% dari  panjang  total  plastik,  adanya  penambahan  yeast  sebagai isolat  uji  dan  penambahan  plastik  bungkus  makanan  sebagai plastik uji.

## II. METODE PENELITIAN

## A. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan selama 4 bulan dari Maret-Juni 2015. Penelitian dilakukan di Laboratorium Mikrobiologi dan Bioteknologi  Jurusan  Biologi  Institut  Teknologi  Sepuluh Nopember, Surabaya.

## Potensi Bakteri Bacillus sp. dalam Mendegradasi Plastik
Lisa Marjayandari dan Maya Shovitri
Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : maya@bio.its.ac.id
P

## B. Metode yang Digunakan

## Persiapan Kantong Plastik
Plastik  yang  digunakan  berupa  produk  kantong  plastik dengan  berbagai  warna  yaitu  putih  dan  hitam.  Kadua  jenis kantong  plastik  tersebut  dipotong  dengan  ukuran  15x4  cm sebanyak  3x  ulangan  tiap  jenis  plastik  kemudian  disterilisasi dengan  menggunakan  alkohol  70%  selama  kurang  lebih  30 menit  dan  dikeringkan  anginkan  sekaligus  di  UV  pada  LAF (Bio  60-M)  selama  kurang  lebih  15  menit  dan  di  oven  pada suhu  80  ºC  selama  24  jam.  Plastik  tersebut  kemudian ditimbang  menggunakan  analitical  balance  (Shimadzu)  untuk mengetahui berat kering awal plastik.

## Peremajaan Isolat Bakteri Uji dan Pembuatan Stater
Isolat  bakteri  uji  yang  digunakan  adalah Bacillus .  Pertama dilakukan  peremajaan  isolat  bakteri  uji.  Peremajaan  isolat dilakukaan  melalui  beberapa  tahap.  Tahap  pertama  yaitu subkultur  pada  medium  padat Nutrient  Agar .  Subkultur  ini dilakukan  sebanyak  2-3  kali  sehingga  didapat  isolat  murni. Selanjutnya  hasil  koloni  tunggal  diidentifikasi  secara makroskopis  dan  biokimia  berdasarkan Bergey’s  Manual  of Determinative  Bacteria .  Uji  konfirmasi  ini  dilakukan  sesudah proses biodegradasi.
Subkultur  tahap  kedua  dilakukan  pada  medium  cair  NB sebanyak  3  kali  pada  medium Nutrient  Broth .  Dari  proses subkultur terakhir dilanjutkan dengan proses pembuatan starter sebanyak  35  ml  untuk  satu  kolom  Winogradsky  (10%  dari total medium).

## Biodegradasi Plastik
Metode yang digunakan adalah Kolom Winogradsky dengan botol ukuran 660 ml, berisi pasir steril : Mineral Salt Medium (MSM) 300 gram : 315 ml. Plastik uji yang digunakan adalah kantong plastik hitam, putih dan transparan ukuran 10 x 3 cm. Botol  diisi  3  potongan  plastik.  Proses  biodegradasi  dilakukan selama  4  bulan,  dengan  parameter  berat  plastik,  dan pengukuran  densitas  bakteri  uji  pada  λ  600  nm  dengan spektrofotometer.  Pengukuran  kehilangan  berat  plastik dilakukan  dengan  cara  menghitung  selisih  berat  potongan plastik  sebelum  didegradasi  dan  setelah  proses  degradasi. Berikut rumus perhitungan prosentase kehilangan berat plastik, dengan W i adalah berat kering awal sebelum degradasi (gram) dan W f adalah berat kering akhir setelah degradasi (gram) [10] :
Kehilangan Berat    =
x100%       (1)

## III. HASIL DAN DISKUSI

## A. Rekonfirmasi Isolat Bakteri Uji
Inokulum  uji  yang  digunakan  adalah  isolat Bacillus sp. koleksi  Laboratorium  Mikrobiologi  Jurusan  Biologi  ITS. Rekonfirmasi  isolat  bakteri  uji  dilakukan  pada  pasca  masa inkubasi.
Gambar 1. Penampang Mikroskopis Isolat Bacillus sp. perbesaran 1000x
Pada  proses  konfirmasi  didapatkan  bahwa  bakteri Bacillus sp.  memiliki  Gram  positif,  sel  berbentuk  batang,  positif endospora, fakultatif anaerob. Karakter bakteri tersebut sesuai dengan yang dijelaskan pada [9].

## B. Proses Biodegradasi
Menurut  [4]    proses  biodegradasi  polimer  terdiri  dari beberapa  langkah  :  pertama  tahap  biodeterioration   terjadinya perpaduan aktivitas dari sekumpulan  mikroorganisme, dekomposer  lain  dan faktor abiotik yang memecah komponen polimer  menjadi  lebih  sederhana.  Kemudian  mikroorganisme mensekresikan  senyawa  katalitik  (berupa  enzim  dan  radikal bebas)  membentuk  biofilm  yang  mampu  memutus  rantai polimer  secara  progresif  menjadi  lebih  sederhana  :  oligomer, dimer, dan monomer. Langkah ini disebut  dengan depolimerisasi. Hasil dari pemecahan molekul polimer tersebut beberapa  ada  dikenali  oleh  sel  reseptor  mikroorganisme  dan mampu masuk melewati membran sel mikroorganisme sisanya akan  tetap  berada  dilingkungan.  Selanjutnya  terjadi  proses asimilasi di dalam sitoplasma mikroorganisme yaitu terjadinya proses metabolisme untuk menghasilkan produk berupa energi, biomassa,  cadangan  makanan  serta  metabolit  primer  maupun sekunder.  Beberapa  metabolit  sederhana  dan  kompleks kemungkinan  dieksresikan  menuju  bagian  ekstraseluler (misalnya  asam  organik,  aldehid,  terpen,  antibiotic,  dan  lain- lain).  Molekul  sederhana  seperti  CO2,  N2,  CH4,  H2O  dan garam  mineral  yang  termasuk  hasil  metabolisme  intraseluler teroksidasi ke lingkungan. Tahap ini disebut mineralisasi.
Proses  biodegradasi  ini  dilakukan  dengan  menggunakan medium Mineral  Salt  Medium (MSM)  tanpa  sumber  karbon selama  3  bulan  masa  inkubasi,  sehingga  mikroorganisme distimulus untuk menggunakan plastik sebagai sumber karbon. Pada  keadaan  tercekam  nutrisi  (seperti  kekurangan  sumber karbon)  mikroorganisme  akan  cenderung  membentuk  lapisan biofilm.  Formasi  biofim  ini  membantu  bakteri  yang  ada  di dalamnya  untuk  efisiensi  energi  selama  tercekam  nutrisi Menurut penelitian [11], pembentukan biofilm pada permukaan  plastik  merupakan  salah  satu  pertumbuhan  yang sering  terjadi  pada  bakteri  pendegradasi  plastik. Pertumbuhan biofilm diukur dengan λ 600 nm.
Wi  x Wf
Wi
Metode  kuantitatif  yang  paling  sederhana  untuk  mengukur terjadinya  biodegradasi  suatu  polimer  adalah  dengan menentukan  kehilangan  berat  dan  degradabilitas  polimer. Kehilangan  berat  ditentukan  dengan  menghitung  selisih  berat potongan  plastik  setelah  3  bulan  masa  inkubasi  (Tabel  1.). Pengukuran ini dilakukan setiap 3 minggu sekali.
Tabel 1. Persentase Kehilangan Berat Plastik oleh Bacillus sp. Inokulum Plastik Persen Kehilangan Berat Plastik Minggu 3 Minggu 6 Minggu 9 Minggu 12 Bacillus Hitam 6% a 7% a 4% a 8% a Putih 3% a 4% a 3% ab 5% a Trans 4% a 5% a 4% a 7% a Kontrol 0% b 0% b 0% b 0% b
Keterangan  :  Angka  yang  diikuti  huruf  yang  sama  pada  kolom  yang  sama menunjukkan  tidak  berbeda  nyata  pada  uji  Tukey  ANOVA  dengan  tingkat kepercayaan 0,05
Gambar  2.  Grafik  Nilai  Absorbansi Bacillus sp. λ 600 nm pada (A) Biofilm dan (B) Kolom Air.
Persentase  kehilangan  berat  kering  plastik  mengalami peningkatan setiap minggunya (Tabel 1.). Hal ini memperkuat asumsi  bahwa  agen  biodegradasi  yang  berperan  adalah inokulum Bacillus dimana pada minggu 6 dan 12 diasumsikan merupakan fase adaptasi inokulum uji untuk melakukan proses degradasi  dari  total  4  bulan  masa  inkubasi  yang  dilakukan. Pada  plastik  hitam,  isolat Bacillus mampu  mendegradasi plastik  lebih  tinggi  dibandingkan  dengan  plastik  putih  dan transparan,  yaitu  pada  minggu  12  setelah  masa  inkubasi biodegradasi mencapai 8%.
Plastik  hitam  memiliki  tingkat  persentase  kehilangan  berat plastik lebih tinggi jika dibandingkan dengan plastik putih dan transparan.  Hal  ini  diasumsikan  bahwa  inokulum  uji
mendegradasi  molekul  yang  bukan  merupakan  molekul  asli dari  plastik  uji  dikarenakan  tertutupnya  molekul  asli  plastik oleh  molekul  polimer  zat-zat  tambahan  yang  adanya  pada plastik  hitam.  Menurut  BPOM  (2013),  kantong  kresek  yang beredar  di  pasaran  adalah  tergolong  plastik  daur  ulang  yang berbahaya  karena  ditambahkan  zat  pewarna  berlebihan contohnya  kantong  plastik  hitam.  Penambahan  adanya  bahan aditif  dan  proses  daur  ulang  meningkatkan  tingkat  kejenuhan molekul  sehingga  bakteri  susah  untuk  melakukan  degradasi [12].
Dari  proses  pengukuran  selama  masa  inkubasi  selama  3 bulan  menunjukkan  adanya  peningkatan  pertumbuhan  bakteri uji  berdasarkan  kekeruhan  (Gambar  2.).  Hal  ini  juga menunjukkan bahwa bakteri Bacillus sp. mampu menggunakan  polimer  plastik  sebagai  sumber  karbon, sehingga  bakteri  mampu  membelah  diri.  Jumlah  absorbansi bakteri  pada  biofilm  memiliki  nilai  yang  cenderung  lebih rendah  dari  pada  nilai  absorbansi  pada  kolom  air.  Berarti sebagian  besar  inokulum  uji  memanfaatkan  sumber  karbon yaitu  yang  terdapat  di  dalam  kolom  air  dan  plastik  untuk pertumbuhannya. Sumber karbon yang ada dikolom air diduga berasal  dari  hasil  sampingan  atau  eksudat  dari  degradasi plastik  hitam  [13].  Peningkatan  nilai  absorbansi  biofilm bakteri Bacillus sp. pada plastik hitam bahwa cenderung lebih tinggi dibanding dua plastik uji lainnya. Sedangkan pada nilai absorbansi  kolom  air  plastik  hitam  cenderung  lebih  rendah dibandingkan  dua  plastik  uji  lainnya.  Hal  ini  diasumsikan berkaitan  dengan  kecenderungan  tingkat  kejenuhan  molekul polimer  pada  plastik  hitam  yang  menyebabkan  lebih  susah untuk  didegradasi.  Berdasarkan  [14]  adanya  penambahan bahan  aditif  dan  proses  daur  ulang  meningkatkan  tingkat kejenuhan  molekul  sehingga  bakteri  susah  melakukan degradasi.

## IV. KESIMPULAN
Bakteri Bacillus sp.  memiliki  potensi  dalam  mendegradasi plastik  uji,  karena  mampu  tumbuh  dalam  medium  yang digunakan.  Inokulum Bacillus sp.  memiliki  nilai  persentase kehilangan berat plastik plastik hitam sebesar 8%, plastik putih sebesar  5%  dan  plastik  transparan  sebesar  7%.  Pertumbuhan bakteri Bacillus sp. yang terlihat dari pada biofilm pada plastik hitam, putih dan transparan adalah sebesar 0,050, 0,025, 0,022 dan pada kolom air sebesar 0,023, 0,110, dan 0,070.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  L.Marjayandari  mengucapkan  terimakasih  kepada Tuhan  Yang  Maha  Esa  atas  rahmat  dan  karunia-Nya,  Ibu, Bapak,  adik-adik,  keluarga  atas  doa  dan  segala  perhatiannya, dan  teman-teman  Biologi  ITS  2011  yang  senantiasa memberikan  semangat  dan  motivasi.  Ucapan  terimakasih penulis  sampaikan  pula  kepada  Ibu  Dr.  rer  nat.  Ir.  Maya Shovitri  M,Si  selaku  dosen pembimbing penelitian ini, Bapak Dr.  Techn.  Endry  N.  Prasetyo,  M.T,  Ibu  Dra.  Nurlita Abdulgani,  M.Si.  atas  saran,  masukan  dan  kritik  terhadap penelitian  ini.  Trimakasi  kepada  LPPM  Institut  Teknologi Sepuluh November Surabaya atas Hibah Penenlitian Unggulan PT  dengan  nomor  kontrak  003246.96/IT2.11/PN.08/2015.
A
B
Dan  semua  pihak  yang  telah  membantu  untuk  penyelesaian penelitian ini yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Akyuni, D. “Pemanfaatan Pati Sagu (Metroxylon sp.) Untuk Pembuatan Sirup  Glukosa  Menggunakan  α-Amilase  dan  Amiloglukosidase”. Skripsi .  Bogor  :  Fakultas  Teknologi  Pertanian,  Institut  Pertania  Bogor. (2003).
[2] Barnes,  D.K.,  Galgani,  F,  Thompson,  R.C.,  dan  Barlaz,  M.. “Accumulation  and  fragmentation  of  plastic  debris  in  global environments”. Philos  Trans  R  Soc  Lond  B  Biol  Sci  364:  1985-1998 (2009).
[3] Gu,  J.D.,  Ford,  T.E.,  Mitton,  D.B.,  dan  Mitchell,  R.  “Microbial degradation  and  deterioration  of  polymeric  materials”. Revie  RW  (eds) In:  Uhlig  Corrosion  Handbook  (2ndedn) .  New  York  :  John  Wiley  & Sons. (2000).
[4] Lucas, N., Bienaime, Ch., Belloy, Ch., Queneudec, M., Silvestre, F., dan Nava-Saucedo, J.E..”Polymer biodegradation: mechanisms and estimation techniques : review”, Chemosphere 73: 429-442. (2008).
[5] Artham,  T.,  dan  Doble,  M.  “Biodegradation of Aliphatic and Aromatic Polycarbonates”. Macromol Biosci 8: 14- 24 . (2008).
[6] Rowe,  L.,  dan  Gary,  T.  “Growth  of    Bacillus  subtilis  on  polyurethane and  the  purifcation  and  characterization  ofa  polyurethanase-lipase enzyme”. International  Biodeterioration  &  Biodegradation  50  33-40 . USA  :  Department  of  Biological  Sciences,  Southeastern  Louisiana University. (2002).
[7] Nakkabi,  A.,  Sadiki,  M.,  Fahim,  M.,  Ittobane,  N.,  Ibnsouda,  K.S., Barkai,  H.,  dan  El  abed S. Biodegradation of Poly(ester urethane)s by Bacillus subtilis. Int. J. Environ. Res., 9(1):157-162 . Morocco. (2014).
[8] Fadlilah,  F.R.,  dan  Shovitri,  M.  “Potensi  Isolat  Bakteri  Bacillus  dalam Mendegradasi  Plastik  dengan  Metode  Kolom  Winogradsky”. Jurnal Teknik  POMITS  Vol.3,  No.2 .  Surabaya  :  Institut  Teknologi  Speuluh November. (2014).
[9] Madigan,  M.T.,    Martinko,  J.M.,  Stahl,  D.A.,  dan  Clark,  D.P.  “ Brock
Biology  of  Microorganisms” .  San  Francisco  :  Pearson  Education,  Inc.
(2012).
[10] E.  Rohaeti.  “Karakterisasi  Biodegradasi  Polimer”. Prosiding  Seminar Nasional  Penelitian,  Pendidikan  dan  Penerapan  MIPA.  Yogyakarta  :
Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta. (2005).
[11] S.  Alex.  “New  perspectives  in  plastic  biodegradation” .  Journal  of Current Opinion in Biotechnology (2011) Vol 22:422 – 426FAO . Social and  economic  dimensions  of  carrageenan  seaweed  farming.  Roma: FAO. (2013).
[12] N. Mimi. “Penelitian Sifat Berbagai Bahan Kemasan Plastik dan Kertas Serta  Pengaruhnya  Terhadap  Bahan  yang  dikemas”. Skripsi .  Sumatera Utara:  Fakultas  Pertanian.  Jurusan  Teknologi  Pertanian,Universitas Sumatera Utara. (2005).
[13] Milasari,  Nurita  I.,  Ariani,  da  Sukma  B.  “Pengolahan  Limbah  Cair Kadar  COD  dan  Fenol  Tinggi  dengan  Proses  Anaerob  dan  pengaruh Mik  ronutrient  Cu  :  Kasus  Limbah  Industri  Janu  Tradisional”. Tugas Akhir . Semarang : Universitas Diponegoro. (2010).
[14] AA,  Shah,  Hasan  F,  Hameed  A,  Ahmed  S.  “Biological  degradation  of plastics:  A  comprehensive  review”. Journal  of  Biotechnology  (2008) Vol 26: 246-265.